添加纳米二氧化钛(TiO₂)补强高温胶增强抗老化能力

添加纳米二氧化钛(TiO₂)补强高温胶增强抗老化能力



在航空航天、汽车工业、电子设备等领域，高温硫化硅橡胶作为关键的密封、粘接主要材料，需长期承受200℃以上的极端温度环境。然而，传统高温胶在持续热应力下易发生分子链降解、交联密度下降，导致拉伸强度、断裂伸长率等力学性能急剧衰减，严重影响服役可靠性。

气相纳米材料的出现为突破这一瓶颈提供了一条新路径，通过纳米颗粒的小尺寸效应、高比表面积特性可与高分子基体形成特殊界面作用，有效延缓高温胶的热老化进程。

　　其中，纳米二氧化钛(TiO₂)因优异的耐热性、化学稳定性及补强潜力，成为高温胶补强的理想候选材料。湖北汇富纳米材料股份有限公司研发人员以275℃热储条件为研究场景，经过24h不间断的实验测试，对比分析空白样与添加1.5%纳米TiO₂高温胶拉伸强度、断裂伸长率与时间之间的变化规律，揭示纳米TiO₂对高温胶热稳定性的提升效果。



汇富纳米技术人员对拉伸强度数据进行统计和记录，得到高温胶拉伸强度随热储时间变化图(图1)。在空白样和实验样初始状态太，0-2h二者的拉伸强度十分接近，大约拉伸强度在7MPa左右，但热储2小时后，空白样拉伸强度快速下降，24小时时仅余约1MPa，而TiO₂的拉伸强度衰减趋势在整个24h测试时间中明显趋于缓和，24小时结束时仍保持约6MPa的强度水平。

　　结果反映出纳米TiO₂的纳米尺寸效应使其与高分子链间形成强界面结合，当材料受拉时，应力可通过界面传递至纳米颗粒，避免基体内部的应力集中;其二，TiO₂的化学稳定性可抑制高温下的氧化降解反应，延缓交联密度下降与分子链断裂，在长期高温下仍能维持相对完整的网络结构，展现出更优异的热稳定性能。而空白样因缺乏有效防护，分子链逐步断裂、交联点流失，导致强度暴跌。



这是由于纳米TiO₂颗粒在高温胶基体中均匀分散，形成纳米级物理交联点，一方面限制分子链的无规热运动，减少热诱导的链段断裂，另一方面，颗粒间的协同作用可有效分散应力，避免局部应变集中导致的脆性断裂。热储后期，空白样的剧烈衰减与实验样的稳定形成鲜明对比，证明纳米TiO₂显著提升了高温胶的抗热收缩能力。

　　高温胶通常以有机硅橡胶、氟橡胶等为基体，这类材料虽具备先天的耐高温潜力，但纯胶在极端环境下的性能衰减仍是行业痛点。纳米TiO₂(如NT-50/NF-50)的引入为解决这一问题提供了新思路：纳米二氧化钛是一种兼具锐钛矿与金红石相的纳米新材料，比表面积高在50m²/g左右，高表面活性可与高分子基体形成氢键或共价键，强化界面结合，同时，纳米颗粒的空间位阻效应可抑制高分子链的热运动，延缓热氧化降解。

　　从应用角度看，添加纳米二氧化钛后的高温胶不仅能在275℃长期热储下保持力学性能，更可拓展至航空发动机密封、汽车排气管粘接等更苛刻的高温场景，为高端装备的可靠性提升提供材料支撑。未来，随着纳米复合技术的发展(如多维度纳米颗粒协同、表面接枝改性等)，纳米 TiO₂与高温胶的性能协同将进一步深化，推动高温密封、粘接材料向更高温度、更长寿命的方向迈进，为战略领域的技术升级引入新引擎，注入新动力。

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